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《高考物理选择性必修实验最新模拟题精练》
专题1 气垫导轨验证动量守恒定律
1. （2024 山西运城3 月质检）用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A 和B 相碰的端面上
装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
（1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1 和光电门2
的时间分别为Δt1、Δt2，当Δt1___________Δt2（填“>”、“=”或“＜”），则说明气垫导轨水平。
（2）实验开始前滑块A 置于光电门1 的左侧，滑块B 静置于两光电门间的某一适当位置。 给A 一个向右
的初速度，通过光电门1 的时间为
，A 与B 碰撞后A 通过光电门1 的时间为
，B 通过光电门2 的时间为
。为完成该实验，还必需测量的物理量有___________。
A. 遮光片的宽度d B. 滑块A 的总质量m1
C. 滑块B 的总质量m2 D. 光电门1 到光电门2 的间距L
（3）若在误差允许的范围内满足表达式___________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
（4）若还满足表达式___________，则表明两滑块的碰撞为弹性碰撞。
【参考答案】 ①. = ②. BC##CB ③.
④.
【名师解析】
（1）[1]当气垫导轨水平时，滑块A 在导轨上做匀速直线运动，此时通过光电门1 和光电门2 的时间相等，
即
（2）[2]实验验证动量守恒，所以实验中需要测量两滑块各自的质量和碰撞前后的速度，速度可以通过挡
光片的宽度和滑块通过光电门的时间求出，两滑块挡光片宽度相同，所以宽度可在数据处理时消去，所以
1
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不需要测量挡光片的宽度。故选BC。
（3）[3]设挡光片的宽度为d，碰前A 的速度大小为
，碰后A 的速度大小为
，碰后B 的速度大小为
，
取向右为正方向，根据动量守恒定律有
整理可得
（4）[4]若碰撞的弹性碰撞，碰撞前后动能总和不变，有
即
2．（7 分）（2024 年3 月湖北名校联盟联合测评）某同学利用如图甲气垫导轨装置探究碰擅的规律。
（1）用20 分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙，遮光条的宽度d＝______mm；
（2）实验前，需要将气垫导轨调整水平：将滑块B 移走，滑块A 置于光电门a 的右侧，向左轻推滑块A，
若数字计时器记录滑块A 通过光电门a、b 的时间分别为
、
，且
，则可以适当调高气垫导
轨的______（选填“左”或“右”）端；
（3）实验时，将质量为
的滑块B（含遮光条）静置于光电门b 的右侧附近，质量为
的滑块A（含遮
光条）从光电门a 的右侧向左运动，通过光电门a 后与滑块B 发生碰撞。碰后滑块A、B 分离，滑块A 向右
通过光电a 后用手接住，滑块B 向左通过光电门b 后用手接住，数字计时器记录下滑块A 先、后通过光电
门a 的遮光时间分别为
和
，滑块B 通过光电门b 的遮光时间为
。已知滑块A、B 的遮光条宽度相
等，若关系式______成立，则表明碰撞过程系统动量守恒。
【参考答案】（1）6.70（2 分） （2）左（2 分）
2
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（3）
（3 分）
【名师解析】（1）
（2）因
，，表明滑块A 从右到左做加速运动，即右端偏高，故应该适当抬高气垫导轨的左端，直
至
。
（3）若滑块A 和滑块B 碰撞中动量守恒，应满足
，得
。
3. （2024 河北邯郸一模）用如图所示的气垫导轨来验证动量守恒定律，在气垫导轨的一端装有位移传感
器（图中未画出），A、B 两物块（可视为质点）沿同一直线运动并发生正碰，若A 物块质量
，
B 物块的质量为
，表中是电脑记录的A、B 两物块在同一时刻距离传感器的距离。
1.20
1.01
0.80
0.59
0.40
0.35
0.30
0
0.10
0.21
0.30
0.40
0.25
0
（1）根据表中数据可以判断出位移传感器固定在_________（选填“A 端”或“B 端”）。
（2）为了更方便判断A、B 碰撞时是否满足动量守恒，于是画出了A、B 两物块位移随时间变化的图像，
a、b 分别为A、B 两物块碰撞前后的位移一时间图线。
3
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①碰撞前A 物块的速度为_________
，碰撞前B 物块的速度为_________
；
②由题中数据结合x-t 图像中提供的信息，可以得出的结论是__________________.
③这个碰撞_________（选填“是”或“不是”）弹性碰撞。
【参考答案】 （1） ①. B 端
（2） ②. -4 ③. 2 ④. 两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒 ⑤. 不是
【名师解析】
（1）[1]根据表中数据可以判断出位移传感器在开始时距离B 端较近，可知固定在B 端；
（2）①[2]碰撞前A 物块的速度为
[3]碰撞前B 物块的速度为
②[4]读图可知碰撞后A 物块的速度为
碰撞后B 物块的速度为
则可知
故可得出的结论两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒；
③[5]可知碰撞前的总动能为
碰撞后的总动能为
则可知这个碰撞不是弹性碰撞。
4. （2024 河北安平中学自我提升）麓同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中G1、G2为
4
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两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为
、
，当它们通过光
电门时，计时器可测得挡光片被遮挡的时间。
（1）先调节气垫导轨水平，轻推一下B，直到它通过光电门G1的时间__________（填“大于”、“等
于”、“小于”）它通过光电门G2的时间；
（2）将B 静置于两光电门之间，将A 置于光电门G1右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B 发生碰撞，
为了使A 碰后不返回，则
___________
。（填“>”、“=”或“<”）；
（3）在上述前提下，光电门G1记录的挡光时间为
，滑块B、A 先后通过光电门时，G2记录的挡光时间
分别为
、
，已知两挡光片宽度相同，若
、
、
、
、
满足________（写出关系式，用
、
、
、
、
表示）则可验证动量守恒定律；若
、
、
还满足另一个关系式
__________，（用
、
、
表示）则说明A、B 发生的是弹性碰撞。
【参考答案】 ①. 等于 ②. > ③.
④.
【名师解析】
（1）[1]轻推一下B，直到它通过光电门G1的时间等于它通过光电门G2的时间，则说明滑块做匀速直线运
动，气垫导轨已经调节水平。
（2）[2]根据弹性碰撞的“动碰静”的碰撞后的速度通项公式可知，要想“动”的物体碰撞“静”的物体
不返回，必须“动”的物体的质量大于“静”物体的质量，即
。
（3）[3]设挡光片宽度为
，滑块A 经过光电门G1的速度为
5
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滑块A 经过光电门G2的速度为
滑块B 经过光电门G2的速度为
根据动量守恒可得
整理得
[4]若为弹性碰撞，则有
联立解得
则有
可得
5．（2024 广东百日冲刺联合检测）某同学用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”，气垫导轨上放置
着带有遮光条的滑块P、Q。
6
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（1）若实验中用螺旋测微器测量其中一个遮光条的宽度如图乙所示，其读数为 mm；
（2）测得
的质量（含遮光条）分别为
和
，左、右遮光条的宽度分别为
和
。实验中，用细
线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的
时间分别为
。用题中测得的物理量表示动量守恒应满足的关系式为 （用
、
、
、
、
、
表示）。
【参考答案】 （1） 6.860/6.858/6.859/6.861 （2）
【名师解析】（1）[1]螺旋测微器的读数为
（2）[2]实验时把小滑块经过挡光片时的平均速度作为小滑块的瞬时速度，故滑块P 通过左边光电门的瞬
时速度为
滑块Q 通过右边光电门的瞬时速度为
由动量守恒定律可知
故
6. (2024 浙江台州期末)某实验小组采用如图甲所示的实验装置做“验证动量守恒定律”实验。在桌面上放
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置气垫导轨，安装光电计时器1 和光电计时器2，放置带有遮光片的滑块A、B，调节气垫导轨成水平状态。
（1）用螺旋测微器测量遮光片的宽度
，如图乙所示，读数为___________
。
（2）实验开始前滑块A 置于光电门1 的左侧，滑块B 静置于两光电门间的某一适当位置。给A 一个向右的
初速度，通过光电门1 的时间为
。A 与B 碰撞后，B 通过光电门2 的时间为
，A 通过光电门1 的时间为
。为完成该实验，还需要测量的物理量有___________。
A．遮光片的宽度
B．滑块A 的总质量
C．滑块B 的总质量
D．光电门1 到光电门2 的间距
（3）在（2）中，
___________（填“大于”“等于”或“小于”）
。
（4）利用（1）（2）中所给物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为___________。
【参考答案】 ①. 1.194 ②. ABC ③. 小于 ④.
【名师解析】
（1）[1]遮光片的宽度为
（2）[2]A 与B 碰撞前后动量守恒，则
根据极短时间的平均速度表示瞬时速度，滑块A 碰撞前的速度为
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碰撞后滑块A、B 的速度分别为
，
整理得
为完成该实验，还需要测量的物理量有遮光片的宽度
、滑块A 的总质量
、滑块B 的总质量
。
故选ABC。
（3）[3]根据碰撞前后动量守恒以及能量守恒可得
解得
，
碰撞后，滑块A 速度反向，即
可得
（4）[4]由（2）可知，表示动量守恒定律成立的式子为
7.（9 分）（2024 湖南顶级名校联考）某校同学们分组进行碰撞的实验研究。
（1）第一组利用气垫导轨通过频闪照相进行探究碰撞中的不变量这一实验。若要求碰撞动能损失最小则
应选下图中的______（填“甲”或“乙”）（甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡
皮泥）；
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图甲 图乙
（2）第二组同学用如图所示的实验装置“验证动量守恒定律”。
①图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球
多次从斜轨上S 位置静止释放，
找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程
，然后把被碰小球
静置于水平轨道的末端，再将入射球
从斜轨上S 位置静止释放，与小球
相碰，并重复多次。本实验还需要完成的必要步骤有______（填
选项前的符号）。
A.测量两个小球的质量
、
B.测量抛出点距地面的高度H
C.测量S 离水平轨道的高度h
D.测量平抛射程
、
②若两球发生弹性碰撞，则
、
、
之间一定满足的关系是______（填选项前的符号）。
A.
B.
C.
（3）第三组利用频闪照片法去研究。某次实验时碰撞前B 滑块静止，A 滑块匀速向B 滑块运动并发生碰
撞，利用频闪照相的方法连续4 次拍摄得到的照片如图丙所示。已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4
次闪光的过程中，A、B 两滑块均在
范围内，且第1 次闪光时，滑块A 恰好位于
处。
若A、B 两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，碰后B 也做匀速运动，则A、B 两滑
块质量之比
______。
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【参考答案】.（9 分）（1）甲（2 分） （2）①AD（2 分） ②A（2 分） （3）
（3 分）
【名师解析】（1）题图甲中两滑块发生的碰撞可以看作是弹性碰撞，动能损失较小，题图乙中两滑块发
生完全非弹性碰撞，动能损失最大，故选择甲。
（2）①
和
离开轨道末端后均做平抛运动，根据
①
可知两球做平抛运动的时间相同，由题意可知
与
碰撞前瞬间的速度大小为
②
由于
与
碰撞后瞬间
的速度不可能大于碰撞前瞬间的速度，
所以碰后瞬间两球的速度大小分别为
③
④
对碰撞过程根据动量守恒定律有
⑤
联立②③④⑤可得
⑥
⑥式就是实验最终要验证是否成立的表达式，所以本实验需要测量两个小球的质量
、
，并测量平抛
射程
、
，故选AD。
②若两球发生弹性碰撞，则根据机械能守恒定律有
⑦
即
⑧
联立⑥⑧式可得
⑨
故选A。
（3）由题图可知A 和B 碰撞前瞬间A 的速度大小为
⑩
由图分析可知在第1 次闪光后经
时间发生碰撞，且碰后A 的速度反向，则碰撞后睡间A、B 的速度大
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小分别为
⑪
⑫
对碰撞过程根据动量守恒定律有
⑬
联立⑩⑪⑫⑬解得
⑭
8. （2024 江苏部分学校3 月质检）某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”，AB 是倾
角大小可以调节的长木板，BC 是气垫导轨（气垫导轨可看成光滑轨道），忽略小球通过B 点时的速度变化，
光电门1 与光电门2 固定在气垫导轨BC 上。
（1）将质量为m、直径为d1的小球a 从长木板上的位置O1由静止释放，小球a 通过光电门1、2 的挡光时
间分别为Δt1与Δt2，当___________时，表明气垫导轨已调至水平位置。
（2）将质量为3m、直径为d2的小球b 静置于气垫导轨上的位置O2，使小球a 从长木板上的位置O1由静止
释放，小球a 先后通过光电门的挡光时间分别为Δt3与Δt4，小球b 通过光电门的挡光时间为Δt5。
①若小球a、b 碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为___________；
②若小球a、b 发生的是弹性碰撞，则
___________；
（3）若小球a、b 发生的是弹性碰撞，该小组成员设想，如果保持小球a 的直径d1不变，逐渐增大小球a
的质量，则碰撞之前小球a 的挡光时间Δt6与碰撞之后小球b 的挡光时间Δt7的比值
逐渐趋近于
___________。
【参考答案】 ①.
②.
③.
④.
【名师解析】
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（1）[1]若气垫导轨调至水平位置，则小球a 在气垫导轨上将做匀速直线运动，即当
时，表明气
垫导轨已调至水平位置。
（2）①[2] 小球a 先后通过光电门的挡光时间分别为Δt3与Δt4，则小球a 先后通过光电门的速度为
，
小球b 通过光电门的挡光时间为
，则小球b 通过光电门的速度为
若小球a、b 碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为
解得
②[3] 若小球a、b 发生的是弹性碰撞，则
，
解得
则
（3）[4]设小球a 的质量为M，若小球a、b 发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中动量守恒、能量守恒，有
，
整理得
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当
时，
逐渐趋近于
。
9. （2024 吉林重点高中质检）某同学利用电火花打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气
垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上
均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮
在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把电火花打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在
滑块1 的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④使滑块1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2 放在气垫导轨的中间；
⑥先______________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图(b)所示；
⑧测得滑块1 的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.
完善实验步骤⑥的内容．
(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；
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两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s(保留三位有效数字)．
(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是___________________________________
【参考答案】 . （1）①启动打点计时器(或接通打点计时器电源)； ②. 释放滑块1；
. （2）0.620； . 0.618； . （3）纸带和限位孔之间的摩擦力使滑块的速度减小
【名师解析】
(1)⑥[1][2]．使用打点计时器时，应先接通电源后释放纸带，所以先接通打点计时器的电源，后放开滑块1.
(2)[3][4]．放开滑块1 后，滑块1 做匀速运动，跟滑块2 发生碰撞后跟2 一起做匀速运动，根据纸带的数据
得：
碰撞前滑块1 的动量为：
p1＝m1v1＝0.310×
kg·m/s＝0.620 kg·m/s，
滑块2 的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620 kg·m/s；碰撞后滑块1、2 速度相等，所以碰撞后总动量
为：
(m1＋m2)v2＝(0.310＋0.205)×
kg·m/s＝0.618 kg·m/s.
(3)[5]．结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用．
15
